A Modern Ultrasonic Cleaning Tank Developed for the Jewelry Manufacturing Process and Its Cleaning Efficiency

Ultrasonic cleaning tank is a machine that many factories widely used to clean objects. At one factory, a problem occurred in the cleaning process, resulting in the factory not being able to clean objects, but cracks also appeared on some objects. It was anticipated that these were caused by uneven acoustics pressure distribution which resulted in unsuitable cavitation This directly affected cleaning performance within the tank. In order to improve the tank's efficacy, in this research, we use Harmonic Response Analysis in ANSYS simulate simulate the occurrence of acoustic pressure in the tank to find the appropriate conditions of factors affected the intensity and the distribution pattern of acoustic pressure in ultrasonic tank, including the position of object, power, ultrasonic frequency and a suitable type and placing position of the transducer for the tank. Reliability of the simulate results was validate by the actual result from the foil corrosion test and the ultrasonic power probe. We found that objects receive different pattern of corrosion at each location. When temperature increasing the intensity of cavitation was increased. When we increase the ultrasonic frequency, acoustic pressure that is evenly dispersed throughout the tank.

การทำความสะอาดอัลตราโซนิคคือการใช้คลื่นอัลตราโซนิคซึ่งมีความถี่อยู่ในช่วง 20 - 20,000 กิโลเฮิร์ต ผ่านสารละลายตัวกลางทำให้เกิดคาวิเตชัน เพื่อทำความสะอาดวัสดุ หรือสิ่งของต่าง ๆ เช่น เลนส์, เครื่องประดับ, นาฬิกา, เครื่องมือทันตกรรม และอุปกรณ์ผ่าตัด ฯลฯ ในโรงงานอุตสาหกรรมก็ ใช้ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคเช่นกัน ยกตัวอย่างในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ชิ้นส่วนทุกชิ้นต้องมีการตรวจสอบการปนเปื้อนของอนุภาคที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างการผลิต หากนำชิ้นส่วนที่มีการปนเปื้อนไปประกอบเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าอาจทำให้สินค้าที่ผลิตไม่ได้มาตรฐานทำงานผิดพลาดไม่สามารถส่งขายได้ ในกระบวนการผลิตหากชิ้นส่วนใดที่ตรวจสอบแล้วไม่ผ่านมาตรฐานมีการปนเปื้อนจะถูกนำมาทำความสะอาดในถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคซึ่งเมื่อชิ้นส่วนสะอาดปราศจากการปนเปื้อนของอนุภาคแล้วก็จะถูกนำเข้าสู่กระบวนการผลิตต่อไป งานวิจัยนี้เป็นความร่วมมือระหว่างคณะผู้วิจัยกับโรงงานผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่ง โรงงานแห่งนี้ใช้ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคทำความสะอาดชิ้นส่วนที่มีการปนเปื้อนอนุภาค ที่ผ่านมาเกิดปัญหาบางครั้งชิ้นส่วนที่นำมาล้างแล้วไม่สะอาดต้องนำกลับมาล้างใหม่ชิ้นส่วนเกิดการเสียหาย บางครั้งหลังการล้าง แต่ละปีนับเป็นมูลค่าความเสียหายหลายร้อยล้านบาท ที่ผ่านมาเพื่อแก้ปัญหานี้ ทางโรงงานได้มีการทำการทดลองตัวอย่างเพื่อตรวจสอบชิ้นงานที่เกิดปัญหาแต่ผลที่ได้ยังไม่เป็นที่น่าพอใจใช้ได้เป็นบางกรณีเท่านั้นยังไม่สามารถแก้ปัญหาได้อย่างยั่งยืน ปัญหานี้จึงเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องได้รับการแก้ไขจึงเป็นที่มาของงานวิจัยนี้